JPS61267706A - 光学繊維テ−プの連続製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージガイドと称される像伝送体の構成単
位に有用な光学繊維テープを連続的に製造する方法およ
び装置に関するものである。更に詳しく述べるならば、
本発明は、−面上に互に平行に引き揃えられ、かつ互に
接着固定された複数個の光学繊維よりなる光学繊維テー
プの連続的製造方法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

複数個の光学繊維を一平面上に整然と平行に引き揃えて
互に接着固定して得られる光学繊維テープは、それ自体
、情報の二次元伝送媒体として有用なものであり、また
、このテープを積層して互に接着し、各光学繊維の両端
を精度よくその繊維の番地と対応させたものは、情報の
三次元伝送媒体として広く利用可能なものである。

このような光学繊維テープに要求される性能は、その用
途によって異なるが、一般に下記の通りである。

Ａ、接着強度が高く、各繊維が容易に分離しないもの。

Ｂ、繊維が精度よく平行に配列されており、繊維間々隔
（ピッチ）が均一であること。

Ｃ０光伝送能力が高いこと。

上記所望性能のうち光伝送能力Ｃは、光学繊維本来の性
能と、テープ製造工程間に光学繊維に付与される外的作
用の大きさ１種類などによって定まるものである。上記
外的作用とは、光学繊維に与えられる曲げ、擦過などの
機械的作用と、光学繊維に対し化学変化を与えるような
化学的作用と、光学繊維に対し、化学的および／又は物
理的変化を与える熱的作用とを包含するものである。ま
た、上記所望性能ＡおよびＢは、光学繊維テープの製造
工程に直接支配されて定まる性能である。

従来、光学繊維テープを製造する方法としては、製織用
整経機の利用が考えられている。この場合、繊維配列規
制手段として筬が用いられるが、これでは繊維群の配列
密度を高めるのに限度があって、繊維を、互にほぼ接触
する配列密度をとるように近接させることができなかっ
た。そこで繊維の配列密度を無理に高めようとすると、
繊維に屈曲や擦過などの外力が作用し、その光伝送能力
を劣化することになる。

また、従来の繊維収束手段を用いると、繊維群内で繊維
が互に交差するようになり、その両端を所定番地に保持
することが困難になる。

また、繊維テープは巾が比較的狭いため長さ当りの単価
が低く、このため、単位重量（又は容積）当りの生産効
率が低くなるという問題点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

光学繊維テープの製造方法および装置において、光学繊
維本来の光学的性能を損うことな（維持しながら、多数
の光学繊維を高精度で平行配列し、かつ、これらを高密
度で強力に接着固定する操作を、高い生産効率で実施す
ることができる方法および装置を提案する。

〔問題点を解決するための手段およびその作用〕本発明
に係る光学繊維テープの連続製造方法は、互に離間して
一面上に配列された多数の光学繊維を連続的に進行させ
ながら、互にほぼ接触するまで近接せしめて所望巾のシ
ート状体を形成するために、前記離間配列された繊維群
を、前記繊維の直径よりもわずかに大きな間隙を有し、
かつ、前記シート状体の所望巾に相当する出口巾と、こ
の出口巾よりも大きな入口巾を有する巾収斂通路を通過
させ、次に、前記巾収斂工程の入口の直前で前記巾収斂
された繊維群に液状接着剤を付与して接着し、この液状
接着剤を硬化して前記繊維群を互に接着固定するに際−
し、前記液状接着剤の硬化工程の直前又は直後に、前記
シート状繊維群を、その巾方向に、それぞれ互に接着さ
れた複数個の繊維からなる複数個のテープ状体に分割す
る。ことを特徴とするものである。

また、上記方法を実施するための、本発明に係る光学繊
維テープの連続製造装置は、下記の要Ｓ：（Ａ）互に離
間して一面上に配列された多数の光学繊維をほぼ互に接
触するまで近接させて、所望の巾を有するシート状体を
形成するための、（イ）前記繊維群を案内する上面を有
する下板と、（ロ）上記上面に間隙をおいて平行に対向
している下面を有する下板と、（ハ）前記上下両板の間
に挿入され、かつ、前記繊維群の通路をはさんで互に対
向している先端面を有する一対のゲージプレートとを有
し、前記上下板間隙が、前記繊維の直径よりもわずかに
大きく規定されており、前記一対のゲージプレートの互
に対向している先端面の間には、前記シート状繊維群の
所望巾に相当する出口巾と、この出口巾よりも大きな入
口巾とを有する巾収斂通路が形成されている、繊維引揃
えユニットと、 （Ｂ）前記繊維群の進行方向に関して、前記巾収斂通路
の入口の直前に配置され、かつ、前記上下板間に開口し
ている液状接着剤付与手段と、（Ｃ）前記繊維引揃えユ
ニットの下流に配置された液状接着剤硬化器と、 （Ｄ）前記繊維引揃えユニットの出口の直後、又は、前
記液状接着剤硬化器の出口の直後に配置され、前記シー
ト状繊維群を、その巾方向に、それぞれ互に接着された
複数個の繊維からなる複数個のテープ状体に分割する分
割手段と、を有することを特徴とすることを特徴とする
ものである。

本発明方法および装置に用いられる光学繊維は、イメー
ジガイドに用いられるものであればどのようなものであ
ってもよく、ガラス系およびプラスチック系のいずれの
光学繊維であってもよい。しかし、加工操作性から考え
ると、プラスチック系光学繊維の方が本発明方法および
装置に適している。

光学繊維の直径についても格別の限定はないが、一般に
０．０５〜３鶴程度のものが用いられる。

本発明に用いられる接着剤は液状において繊維群に付与
され、乾燥、および、要すれば、硬化加熱により固化す
るものであって、光学繊維を十分に接着できるものであ
ればその種類には格別の限定はない。一般には二液硬化
型接着剤、例えば、エポキシ樹脂とポリアミンとの組合
せ、又は、ヒドロキシル基含有オリゴエステル樹脂とポ
リイソシアネートとの組合せ、などの速硬化性のものが
好ましい。しかし、熱可塑性樹脂を適当な揮発性溶剤で
熔解、乳化又は分散させた液状接着剤、例えば１、アク
リル樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン樹脂、又はエ
ポキシ樹脂の低沸点溶剤、例えばイソプロピルアルコー
ル又は酢酸エチルによる溶液、又はエマルジョン、を用
いることもできる。

本発明方法を実施するには、例えば第１図に示されてい
るように、一群の光学繊維１を、給糸スタンドの多数の
クリール（図示されていない）がら引き出し、これらを
配列ガイド２を通して一面上に、互に離間して（互に交
差しないように）配列し、この離間配列された繊維群を
供給ロール３ａおよび３ｂを通して、これに所定の張力
を与え、次に光学繊維引揃えユニット４に送り込まれる
。この引揃えユニット４内において、離間配列された繊
維群中の繊維は、はぼ互に、接触するまで近接せしめら
れ、かつ接着剤付与手段５において接着剤を付与される
。このようにして、はぼ互に接触して平行に配列し、か
つ接着剤により互に粘着している光学繊維群は一体のシ
ート状体を形成する０次に、シート状体は、−例として
第１図に示されているように、引揃えユニットの出口の
直後に配置された分割手段６によって、それぞれ複数個
の互に接着（粘着）された光学繊維からなる複数個のテ
ープに０分割される。次に接着剤硬化器７、例えば乾燥
器又は加熱器を通る。この接着剤硬化器７内で接着剤は
硬化し、繊維は互に強固に接着固定される。このように
して形成された光学繊維テープ８は接着剤硬化器７から
引き出され、所望の工程（図示されていない）に送られ
るか、或は巻き取られる（図示されていない）。

分割手段６は、接着剤硬化器７の出口直後に配置されて
いてもよい。

配列ガイド２は第１図に示されているように、ベース板
２ａに、透孔を有する、セラミック材料などで作られた
、多数のリング状ガイドをほぼ等間隔に配置したもので
あってよい、しかし、配列ガイドは、多数の光学繊維を
一面上に、互に間隔をおいて配列し、互に交差させない
ように案内することのできるものであれば、その形状に
格別の限定はなく、例えば製織用整経機に用いられる筬
と同一の構造を有するものであってもよい。

供給ロールは、配列ガイ゛ド２により離間配列された繊
維群を引き出し、かつこれを引揃えユニット４に、所定
の張力下に供給するもので、第１図に示されているよう
に２本のロール３ａおよび３ｂよりなるものであっても
よ（、この場合、第１図では繊維群は逆Ｓ字形の経路を
とり、繊維に無理なく所望の張力を与えることができる
。供給ロールの１本、例えば第１図の場合、ロール３ｂ
がモータ等（図示されていない）により所定速度で駆動
されていてもよい。

本発明に用いられる光学繊維引揃えユニット４は、例え
ば、第２図および第３図に示されているように、゛繊維
群を案内するための上面を有する下板１０と、この下板
１０の上面に間隙をおいて平行に対向している下面を有
する上板９と、これら上下両板の間に挿入され、かつ繊
維群の所定通路をはさんで対向している先端面１１ａを
有する一対のゲージプレート１１とを有し、繊維群の進
行方向（矢印Ａ）に関して、ゲージプレート１１の上流
側には、上下両板間に開口している接着剤付与手段５が
配置されている。

上下両板の間隙は、繊維の直径よりもわずかに大きくな
るように規定される。このとき、間隙が過度に大きいと
、繊維が上下両板間を通過する間に隣接繊維と重なり合
ったり、或は交差することがある。また、上下両板の間
隙が過度に小さいと、繊維は上下両板に接触し、相互近
接運動の自由度が損われる。従って、上下画板間の間隙
の大きさは繊維直径の１．０１〜１．３倍の範囲になる
ことが好ましい。

上板の下面および下板の上面は互に平行に対向する平面
であってもよいし、湾曲面であってもよい。

繊維群の上下画板間の間隙内の通路をはさんで、一対の
ゲージプレート１１が配置される。この一対のゲージプ
レート１１の互に対向している先端面１１ａの間には、
所望シート状体の巾に相当する巾を有する出口と、この
出口巾よりも大きな巾を有する入口とを有する巾収斂通
路が形成される。

すなわち離間配列された繊維群１は、下板１０の上平面
に案内されて一対のゲージプレート１１０間の巾収斂通
路に入り、その巾を減少させながら（つまり繊維は相互
に近接しながら）この巾収斂通路を通り、この通路の出
口を通過するときには、繊維は、はぼ互に接触する最密
状態密度に配列されている。

上下両板間の間隙は、繊維の直径に応じて調整可能であ
ることが好ましく、この間隙に応じて、ゲージプレート
は適当な厚さを有するものに交換可能であり、また、巾
収斂通路の所望寸法、形状に応じて適当な先端面形状２
寸法を有するものに交換可能であることが望ましい。更
にゲージプレートは巾収斂通路の所望寸法、形状に応じ
て変位し、所望の位置に固定できるものであることが好
ましい。

第４図および第５図に示されているように、一対のゲー
ジプレート１１間に形成された巾収斂通路の入口に、繊
維群１が供給されたとき（第４図）繊維は互に離間して
一面上に配列されており、この繊維群は、巾収斂通路を
進むうちにその巾を次第に減少しくつまり繊維が互に近
接し）、巾収斂通路を出るとき（第５図）には繊維はほ
ぼ互に接触し一体のシート状体・になっている。

繊維群が、その巾を収斂する際、繊維群の進行軸方向と
、繊維群の最も外側に配列された繊維の進行方向とのな
す角度（以下これを巾収斂角と記す）は一般に２〜１０
度の範囲にあることが好ましい。巾収斂角が過度に大き
いと、繊維群の中央に配置された繊維と、外側に配置さ
れた繊維あ進行経路の長さの差が大きくなり、従ってそ
れらの張力差が過大になるという欠点を生ずる。また巾
収斂角が過度に小さいと、繊維群が、巾収斂通路に達す
る前に互に接触したり、或は、接着剤の繊維間への浸透
量が最小になるなどの欠点を生ずる。

本発明において、離間配列された繊維群に接着剤を付与
する操作は、繊維群が巾収斂通路の入口に達する直前に
行われる。すなわち第２図および、第３図において接着
剤付与手段５は、ゲージプレート１１の上流側で、これ
に近接して配置されている。接着剤付与手段５の接着剤
供給器１２は、下板１０の上平面に開口している接着剤
溜１３と、上板９の下手面に開口している接着剤供給ス
リット１２ａと、これらに接着剤を供給するための接着
剤タンク１２ｂとから構成されている。接着剤溜１３に
収容された接着剤は、走行する繊維群１の下面側から吸
い上げられる。また走行する繊維群の上面側には、供給
スリン）１２ａから接着剤が流下して、繊維群に接着剤
が付与される。

接着剤供給スリッ目２ａおよび接着剤溜１３の真さは、
それぞれの下、および上を走行する繊維群の巾よりやや
大きなことが必要であり、それぞれの巾ｌは、繊維群の
走行速度、接着剤の性状（粘度、繊維とのなじみ）など
を勘案して、繊維群に所望量の接着剤を付与できるよう
に設定すればよい。

走行する繊維群が接着剤と接触するとき、繊維間の間隔
が過大であると、繊維群によって保持持ち出される接着
剤の量が過大となり、やがて巾収斂通路から溢れ出すこ
とになり、また、繊維間隔が過小となると、繊維群によ
って持ち出される接着剤の量が過小となり、このため繊
維相互の接着が不良となる。従って、走行する繊維群に
、接着剤を付与する期間又は場所は、離間配列された繊
維群の巾が、所望シートの巾の１．００５〜１．２倍の
範囲内接にあることが好ましい。

本発明方法又は装置は、先ず多数の光学繊維からなるシ
ート状体を作成し、これを複数個のシートに分割する工
程又は手段（要素）を有している。

本発明方法においては、前記分割工程は液状接着剤の硬
化工程の直前又は直後、好ましくは直前に行われる。こ
のために本発明装置においては、分割手段は引揃えユニ
ットの出口の直後、又は接着剤硬化器の出口の直後、好
ましくは、引揃えユニットの出口の直後に配置される。

一般に液状接着剤の硬化前の、繊維相互の粘着が比較的
弱く、硬化後の接着剤が比較的軟かい場合は、分割を、
接着剤硬化直後に施すことが好ましく、硬化前の繊維相
互の粘着が比較的強く、硬化した接着剤が硬く、接着強
度が極めて高い場合には、分割を、接着剤硬化直前に施
すことが好ましい。

本発明の分割操作は、分割の目的が達成され、かつ光学
繊維の性能や繊維間接着（粘着）を阻害しない限りどの
ような方法および装置を用いてもよい。

例＾ば、第２および３図に例示されているように、引揃
えユニット４内で形成されたシート状光学繊維群１４を
、１本の分割ビン２１によって、４個の光学繊維テープ
８ａ〜８ｄに分割する。図示されているようにテープ８
ａおよび８ｃ’は分割ピン２１の上面に沿って進行し、
テープ８ｂおよび８ｄは分割ピン２１の下面に沿って進
行し、この間に互に分割されて、それぞれ独立の光学繊
維群テープとなる。

分割方法および手段の他の例が第６図に示されている。

第６図において、引揃えユニット４内でシート状体に形
成された光学繊維群は、引揃えユニット４の出口の直後
に配置された、複数個の分割ビン２１ａ〜２１ｄによっ
て複数個の光学繊維テープ８８〜８ｅに分割される。

一般に分割ピン２１は、シート状光学繊維群の進行平面
に平行に配置される。複数個の分割ピン２１が用いられ
るときは（例えば第６図に示されているように）、これ
らの分割ピンは、シート状光学繊維群の進行平面に平行
に、かつ、互に異なる水準に配置される。

上記のように分割ピンを配置することによって、互に他
から分割されるべき互に隣接した繊維群を、シート状繊
維群の進行平面に対し、直角に、かつ互に反対方向に変
化させ、それによって前記隣接した繊維群をテープ状体
として互に分割させることができる。

分割ピン２１は、その一端又は両端を適宜の手段、例え
ば保持板（図示されていない）などによって、不動に保
持される。

分割ピンの材質や寸法についても格別限定はなく、適宜
に選定すればよいが、光学繊維が分割ピンの表面に接触
し屈曲する場合、光学繊維が損傷されないように、分割
ピンの太さ、表面平滑度（摩擦係数）などを選択する必
要がある。

上述の分割方法および手段は、進行するテープ形成繊維
群を、シート状繊維群の進行平面に対し直角の方向に変
位させるものであるが、他の分割方法および手段として
、進行するテープ形成繊維群を、シート状繊維群の進行
平面上で、その進行方向に直角な方向（巾方向）に変位
させることも可能である。しかし、この場合、各テープ
形成繊維群に相対的スリップや、剥離や、配列の撹乱な
どを生ずることがある。

分割が引揃えユニット出口の直後で行われた場合、分割
されたテープ状繊維群は、接着剤硬化器に送り込まれ、
接着剤硬化により互に接着固定された多数の光学繊維か
らなるテープが形成される。

次に本発明を実施例により説明する。

〔実施例〕

直径０．２５ｍのアクリル樹脂系光学繊維１００本を第
１図、第２図、第３図および第６図に糸されている方法
および装置に供給し、それぞれ２０本の光学繊維からな
るテープ５枚を製造した。

このときの工程および装置の主な仕様は下記の通りであ
った。

加工速度　：　　　　１０ｍ層分 配列ガイド２　：　アルミナ磁器製糸道ガイドリング１
００個（内径２ｍ）付、 間隔３ｎ 供給ロール３ａ　、　３ｂ　：金属製ロール２本各直径
ｉｏｏ削、長さ４００ｆｉ 出口側ロール３ｂを駆動 引揃えユニット４゛　上下板９，１０の間隙ｓ　０．２
７ａｍ、および　　　　　　ゲージプレート（平板）　
１１の接着剤付与手段５：厚さ０．２６ｃｍ、接着剤溜
１３とゲージプレート １１との間隔１約１５ｍ。

接着剤溜１３の巾（１）　！　３．５ 鶴− 巾収斂角度１５度 接着剤付与時の繊維群の巾；釣２［〜＾分割手段に：　
　　引揃えユニット出口直後に配置、 アルミナ磁器製分割ビン４本、 各直径３　ｔｍ　、長さ５０ｍ層、 シート状光学繊維群の進行平 面に直角の方向にｌ　Ｑ　ｍｓ間隔で 配置 接着硬化器７　：　熱風乾燥器、 熱風温度−６５℃ 乾燥ゾーンの長さ；　７００ｍ。

引取りロール（図　ニップ式ゴム−金属四−ル、示され
ていない）：ゴムロールの直径２１００１ｍ。

〃　　の長さ＝　　１５０ｍ。

金属ロールの直径２　１００ｍ。

〃　　の長さ〜１５０鶴、 金属ロール６ｂ４駆動 巻取りｔ！（図示　　トルクモータにより駆動、されて
いない）　：　ブラスチッ々ボビン巻取り巻取り速度；
１０１１／分 得られたテープ：　巾＝５．１日 得られたテープにおいて繊維の交差は全く認められず、
繊維は、互に強固に接着されていた。得られたテープ中
の繊維の配列密度は０．２５　ｘ　２０１５．１＝０．
９８であった。

〔発明の効果〕

本発明方法および装置により、多数の光学繊維を一面上
に互に平行に配列し、かつ、接着してなる複数個の光学
繊維テープを、生産効率よ（、かつ連続して製造するこ
とができ、得られる光学繊維テープはイメージガイドの
要素として有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法による光学繊維テープの連続製造方
法を実施するための装置の一例の説明斜視図であり、　
　。 第２図は本発明装置に用いられる引揃えユニットの一例
の垂直断面図説明図であり、 第３図は、第２図に示された引揃えユニットの■−■線
に沿った水平断面図説明図であり、第４図は、第２およ
び３図に示された引揃えユニットにおいて、巾収斂通路
入口における垂直断面図説明図であり、 第５図は、第２および３図に示された゛引揃えユニット
において、巾収斂通路出口における垂直断面図説明図で
あり、そして 第６図は、本発明装置に用いられる分割手段の一例の説
明斜視図である。 １・・・光学繊維群、　　　　２・・・配列ガイド、２
ａ・・・ベース板、　　３ａ　、　３ｂ・・・供給ロー
ル、４・・・引揃えユニット、　５・・・接着剤付与手
段、６・・・分割手段、　　　　７・・・接着剤硬化器
、８（８８〜８ｅ）・・・光学繊維テープ、９・・・上
板、　　　　　　１０・・・下板、１１・・・ゲージプ
レート、 １１ａ・・・ゲージプレートの先端面、１２・・・接着
剤供給器、　１３・・・接着剤溜、１４・・・シート状
光学繊維群、 ２１　（２１ａ　〜２１　ｄ　）　＝分割ピン、Ａ・・
・繊維群進行方向。 第２図 馳〜め−テープ状繊維群 ９・・−上板 １０−下板 １１−ｆ−ジブレート １１ａ−−−ゲージグレート先端面 １２・−接着剤供給器 １３−ｍ−接着剤溜 １４−ｍ−シート状繊維群 ２１−一一分割ピン 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互に離間して一面上に配列された多数の光学繊維を
   連続的に進行させながら、互にほぼ接触するまで近接せ
   しめて所望巾のシート状体を形成するために、前記離間
   配列された繊維群を、前記繊維の直径よりもわずかに大
   きな間隙を有し、かつ、前記シート状体の所望巾に相当
   する出口巾と、この出口巾よりも大きな入口巾を有する
   巾収斂通路を通過させ、 次に、前記巾収斂工程の入口の直前で前記巾収斂された
   繊維群に液状接着剤を付与して接着し、この液状接着剤
   を硬化して前記繊維群を互に接着固定するに際し、前記
   液状接着剤の硬化工程の直前又は直後に、前記シート状
   繊維群を、その巾方向に、それぞれ互に接着された複数
   個の繊維からなる複数個のテープ状体に分割する、こと
   を特徴とする、光学繊維テープの連続製造方法。 ２、前記分割工程が、前記液状接着剤硬化工程の直前に
   行われる、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記分割工程が、互に他から分割されるべき互に隣
   接した繊維群を、前記シート状繊維群の進行平面に対し
   直角に、かつ、互に反対方向に変位させることにより実
   施される、特許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法
   。 ４、下記の要素： （Ａ）互に離間して一面上に配列された多数の光学繊維
   をほぼ互に接触するまで近接させて、所望の巾を有する
   シート状体を形成するための、（イ）前記繊維群を案内
   する上面を有する下板と、（ロ）上記上面に間隙をおい
   て平行に対向している下面を有する下板と、（ハ）前記
   上下両板の間に挿入され、かつ、前記繊維群の通路をは
   さんで互に対向している先端面を有する一対のゲージプ
   レートとを有し、前記上下板間隙が、前記繊維の直径よ
   りもわずかに大きく規定されており、前記一対のゲージ
   プレートの互に対向している先端面の間には、前記シー
   ト状繊維群の所望巾に相当する出口巾と、この出口巾よ
   りも大きな入口巾とを有する巾収斂通路が形成されてい
   る、繊維引揃えユニットと、 （Ｂ）前記繊維群の進行方向に関して、前記巾収斂通路
   の入口の直前に配置され、かつ、前記上下板間に開口し
   ている液状接着剤付与手段と、（Ｃ）前記繊維引揃えユ
   ニットの下流に配置された液状接着剤硬化器と、 （Ｄ）前記繊維引揃えユニットの出口の直後、又は、前
   記液状接着剤硬化器の出口の直後に配置され、前記シー
   ト状繊維群を、その巾方向に、それぞれ互に接着された
   複数個の繊維からなる複数個のテープ状体に分割する分
   割手段と、 を有することを特徴とする、光学繊維テープの製造装置
   。 ５、前記分割手段が、前記繊維引揃えユニットの出口の
   直後に配置されている、特許請求の範囲第３項記載の装
   置。 ６、前記分割手段が、前記シート状繊維群の進行平面に
   平行に配置された少なくとも１本の分割ピンを有してい
   る、特許請求の範囲第３項又は第４項記載の装置。 ７、前記分割手段が、前記シート状繊維群の進行平面に
   平行に、かつ、互に異なる水準に配置された複数個の分
   割ピンを有している、特許請求の範囲第３項又は第４項
   記載の装置。